ES2222637T3 - Insercion de corte orientable para fresa radial. - Google Patents

Abstract

PIEZA INTERMEDIA CORTADORA QUE CONSTA DE UNA SUPERFICIE SUPERIOR PARA VIRUTAS (16), UNA SUPERFICIE INFERIOR (17) Y CARAS LATERALES (18,19) ENTRE ELLAS. LA PIEZA INTERMEDIA TIENE EN CADA UNA DE LAS CARAS EXTREMAS PARTES QUE SOBRESALEN AXIALMENTE (22,23), CADA UNA CON UNA CARA BISELADA (26,27). SE DISPONEN LOS BORDES CORTADORES PRINCIPALES EN LA INTERSECCION ENTRE LA SUPERFICIE PARA VIRUTAS (16) Y LAS LATERALES (18,19). SE DISPONE EN CADA SUPERFICIE LATERAL UNA SUPERFICIE DE HUELGO (30) FORMADA SOBRE UNA PARTE SOBRESALIENTE (31) QUE, MEDIANTE UN HUELGO ESCALONADO SE PROLONGA HACIA UNA SUPERFICIE SECUNDARIA DE HUELGO RETORCIDA EN HELICE, CUYO ANGULO PARA VIRUTAS AUMENTA CON LA PROFUNDIDAD CORTADORA CRECIENTE. VISTA LA PIEZA INTERMEDIA CORTADORA EN PLANTA, LA CARA BISELADA ESTA ORIENTADA EN ANGULO RECTO HACIA EL BORDE PRINCIPAL DE CORTE (24,25). GRACIAS A ESTA EJECUCION DE LA INVENCION SE LOGRA UN ANGULO DE BORDE FUNCIONAL CONSTANTE A LO LARGO DE UNA LINEA DE BORDE EN FORMA DE ONDA QUE, COMBINADA CON EL HUELGO ESCALONADO Y UN GRAN ANGULO POSITIVO AXIAL ( AL ), PERMITE UNA MAYOR PRECISION CUANDO SE MECANICE EL REBORDE DE 90 GRADOS DE UNA PIEZA, LO QUE CONTRIBUYE A UN DESGASTE MAS UNIFORME A LO LARGO DEL BORDE PRINCIPAL DE CORTE Y A UNA VIDA DE LA PIEZA INTERMEDIA MAS LARGA.

Description

Inserción de corte orientable para fresa radial.

La presente invención se refiere a un nuevo tipo de inserto de corte prismático alargado para aplicación en fresas radiales rotativo a fin de mecanizar piezas de trabajo metálicas según el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, la invención se refiere a un nuevo tipo de inserto de corte para fresas radiales a fin de permitir mecanizar con mayor precisión un resalto a 90 grados.

El desarrollo de insertos de fresado para fresas radiales, generalmente fabricadas a partir de prensado y sinterización de un material de corte en forma de polvo, se concentra hoy en bordes de corte con ángulos de saliente positivos, puesto que éstos mostraron la capacidad de reducir las fuerzas de corte y el suministro de potencia necesario en una máquina herramienta, al mismo tiempo que con ello se pueden disminuir las vibraciones no deseadas. Con frecuencia tiene la finalidad de proporcionar a la herramienta una geometría que implica un ángulo axial positivo y simultáneamente un ángulo radial negativo. En determinados casos, se puede utilizar también una combinación de ángulo positivo axial y ángulo radial de cero grados a fin de obtener una viruta helicoidal que da lugar al mejor transporte de viruta. El inserto de corte se sujeta habitualmente con un tornillo de enclavamiento central a fin de proporcionar sin problemas las mejores posibilidades para el transporte de la viruta.

Una de las desventajas de las inserciones idexables habituales para las fresadoras de extremo ha sido que no permiten el mecanizado de un resalto a 90 grados de una pieza de trabajo con la exactitud deseada. El problema con este tipo de mecanizado es que la pared de la pieza de trabajo no resulta totalmente perpendicular. Como solución a este problema, se ha propuesto usar un inserto de corte cuyos bordes de corte estén curvados en espiral. El documento EP-A-416 901 muestra y describe una herramienta de este tipo. Con bordes espirales como éstos, el borde de corte puede acoplarse con mayor facilidad con la pieza de trabajo con una curva inclinada de la fuerza de corte hasta un valor máximo que está por debajo del que se consigue con un borde de corte recto. La herramienta ha obtenido de esta manera una estabilidad algo mejor, al mismo tiempo que la tendencia de las vibraciones de la herramienta se ha reducido en cierto modo.

A la vista de esto, es un objeto de la invención lograr una herramienta de corte modificada del tipo que se describe en el documento EP-A-416.901, con optimización geométrica mejorada, lo cual implica un ángulo funcional constante combinado con una zona de despeje escalonada a lo largo de una línea de borde en forma de onda destinada a ser montada con una inclinación axial grande en la herramienta. Las características específicas del inserto de corte según la invención se han definido en las reivindicaciones anexas.

Es otro objeto de la invención conseguir una herramienta de fresado que resulte útil para el mecanizado de un resalto a 90 grados que además sea útil para el mecanizado axial, la denominada rampa de acuerdo, es decir, una herramienta que mecaniza la pieza de trabajo en ambas direcciones, axial y radial.

La invención se describirá a continuación con más detalle en relación con los dibujos anexos, en
los cuales

La Fig. 1 muestra una vista lateral de un cuerpo de fresado con un inserto de corte sujeto según la invención.

La Fig. 2 muestra otra vista lateral de la herramienta según la Fig. 1.

La Fig. 3 muestra una vista en planta del inserto de corte según la invención.

La Fig. 4 muestra una vista lateral del inserto de corte de la Fig. 3.

La Fig. 5 muestra una vista en corte a lo largo de la línea V-V de la Fig. 3.

La Fig. 6 muestra una vista por el extremo del inserto de corte de la Fig. 1.

La Fig. 7 muestra una vista en perspectiva del inserto de corte de la Fig. 1.

La Fig. 8 muestra una vista en planta del inserto de corte.

La Fig. 9 muestra una vista en corte a lo largo de la línea H-H de la Fig. 8.

La Fig. 10 muestra una vista en corte a lo largo de la línea L-L de la Fig. 8, y

La Fig. 11 muestra una vista lateral de un cuerpo de fresado en mecanizado tanto en dirección axial como radial.

En la figura 1-2 se ilustra una realización de una fresa de extremo, que está provista de una inserción 13 indexable prismática alargada según la invención. Un inserto de este tipo se fabrica mediante un método de prensado directo en el cual primero se da la forma deseada en una prensa a un polvo de conformación de carburo cementado y luego es sinterizado en un horno a una temperatura superior a 1000ºC. La contracción obtenida en la sinterización es algo que debería ser considerado al dimensionar el dispositivo de prensado. La fresa de extremo comprende un cuerpo 10 de forma esencialmente cilíndrica, cuya parte posterior superior (no representada) es cónica y está destinada a ser agarrada en una mandíbula o husillo de una máquina herramienta por medio de la cual el cuerpo puede ser puesto en rotación alrededor de un eje central CL. La parte delantera de la fresa de extremo tiene un número de entrantes 11 espaciados alrededor de la periferia, cada uno de los cuales tiene una bolsa 12 confinada por una superficie 14 de soporte inferior y una o más superficies de soporte laterales que surgen de la misma para recibir un inserto 13 indexable sujeto en forma que puede desprenderse en una posición de trabajo en la misma. Alternativamente, se puede apilar axialmente en bolsas correspondientes en dicho cuerpo de fresado un número de insertos de corte.

La superficie inferior 14 de dicha bolsa 12 está dotada de un eje longitudinal que forma un ángulo axial \alpha positivo al mismo tiempo que está dotada de un ángulo radial negativo desde un plano radial. El inserto indexable 13 está destinado preferiblemente a ser sujetado en dicha bolsa 12 por medio de un tornillo de fijación (no representado) que se recibe a través de una abertura central 15 del inserto y encajado mediante rosca en el cuerpo de fresado 10. El tamaño de este ángulo axial \alpha positivo debería ser escogido en el intervalo de 0-20º, adecuadamente 5-15º. El ángulo axial \alpha positivo permitirá que las virutas se levanten con facilidad y se expulsen de la pieza de trabajo.

El inserto indexable 13 está formado esencialmente por un paralelogramo que incluye dos caras laterales rectangulares esencialmente paralelas, la cara superior 16 y la superficie inferior 17, las cuales superficies pueden separarse angularmente entre sí, tal como se indica en la Fig. 2-3. Entre dichas caras superior e inferior se extienden dos superficies laterales longitudinales 18,19 y dos caras extremas 20, 21, esencialmente en forma perpendicular orientadas desde dichas caras superior e inferior en las que dichas superficies laterales 18, 19 tienen extensiones longitudinales considerablemente mayores que las caras extremas 20, 21 que se extienden lateralmente. Estas superficies laterales 18, 19 están generalmente inclinadas en ángulo agudo desde la cara superior 16 y en ángulo obtuso desde la superficie inferior 17. Las caras extremas situadas en esquinas opuestas diametralmente están previstas de porciones 22, 23, que sobresales axialmente desde el resto de dicha inserción. Cada una de las líneas de intersección entre la superficie lateral 18, 19 y la superficie superior 16 del inserto de corte forma un borde de corte principal 24 y 25 respectivamente, mientras que las intersecciones entre dichas porciones 22, 23 y la superficie superior 16 constituyen caras de chaflán 26 y 27 formadas esencialmente perpendiculares respecto a dichos bordes de corte principales de dichas partes sobresalientes 22 y 23 respectivamente destinadas a aplanar la superficie mecanizada y lograr un acabado superficial mejorado. Los bordes de corte principales y dichas caras de chaflán están separados en cada esquina mediante bordes de esquina 28 y 29 respectivamente, redondeados suavemente, cuya curvatura se escoge de tal manera que durante el mecanizado de la pieza de trabajo se obtiene una porción curvada con radio de 0,4-6,4 mm. A fin de lograr esto, los bordes de ángulo 28, 29 tienen una forma tal que el radio más próximo al borde de corte principal recto y la cara de chaflán 26, 27 es algo mayor que la porción curvada entre ambos.

Como se muestra mejor, por ejemplo en la Fig. 3, hay una porción 27a de borde curvado suavemente, adyacente a la cara de chaflán 27. Esta porción de borde 27a está destinada a ser un borde activo en hacer rampas de acuerdo axiales y en taladrado. Este radio curvado se hace sucesivamente mayor en las posiciones más remotas de la cara de chaflán 27. Se dispone un borde X1, X2 de rampas de acuerdo separado en unión al borde curvado R1 que forma una transición a la porción 26a. El tamaño del borde de corte R1 y R2 debería ser de 0.4-6,0 mm.

Es distintivo que las superficies laterales longitudinales 18, 19 están diseñadas con anchura creciente hacia la esquina de corte activo de forma que las esquinas de corte curvado 28, 29 se sitúan en una porción elevada del inserto de corte. El inserto de corte se forma simultáneamente de tal manera que tanto las superficies laterales 18, 19 como las caras extremas 20, 21 aparecen con un ángulo de despeje positivo a lo largo de la totalidad del borde de corte en relación a la cara superior 16 del inserto de corte. Además, es distintivo que las superficies laterales 18, 19 del inserto de corte aparecen con las superficies primarias de despeje 30 en forma de onda a lo largo del borde de corte principal 24 (en forma similar a lo largo del borde de corte 25), con una gran inclinación axial desde una cara 21 de borde y hacia abajo hacia la otra cara extrema 20. Debe observarse que esta superficie primaria de despeje 30 está provista en una porción 31 que sobresale lateralmente del resto del inserto, el cual, mediante una zona de despeje escalonada con cierto radio, se extiende en una segunda superficie de despeje secundaria 18 retorcida helicoidalmente, formada de tal modo que su ángulo de despeje aumenta con una profundidad de corte creciente. La superficie de despeje primaria 30 está formada con una anchura esencialmente constante a lo largo de toda su longitud.

La forma detallada de la cara superior 16 del inserto aparece más próxima en la Fig. 6-7. En ella, la cara superior tiene una región central en entrante alrededor del orificio central 15. Desde esta región y en dirección hacia ambas caras extremas curvadas se extienden superficies de inclinación 32 y 33. Tal como se muestra mejor en la Fig. 7, la cara superior está confinada por un chaflán 34 de refuerzo plano que se extiende circunferencialmente, cuya anchura ha sido ampliada con fines de clarificación. Este chaflán 34 forma a lo largo del borde de corte principal un ángulo agudo con la superficie de despeje primaria 30 tal como se muestra en la Fig. 8-10, adecuadamente de una magnitud de 75-90º, preferiblemente de 84-89º. Sin embargo, el chaflán 34 de refuerzo a lo largo de la cara de bisel 26, 27 debe formar un ángulo más agudo con la superficie de despeje 21a, situada junto a la cara de bisel 26, 27. este ángulo más agudo debería situarse en el intervalo de 70-80º. Las superficies de inclinación de la cara superior que conectan una intersección con las superficies laterales longitudinales 18, 19, y la forman, tienen una forma de superficies planas 35 y 36 inclinadas oblicuamente hacia arriba. Entre las superficies de inclinación 33 y 35 se dispone una superficie 37 sustancialmente plana que se sitúa en entrante respecto a las superficies que la rodean, estando inclinada dicha superficie hacia abajo mientras tiene una anchura creciente hasta las esquinas y de manera correspondiente existe una superficie 38 estrecha similar inclinada hacia abajo, hacia el centro del inserto, en dirección diametralmente opuesta. Ambas superficies estrechas 37, 38 conectan con una superficie plana en entrante situada alrededor del orificio central 15 que es plana y paralela a la superficie inferior 17. Gracias a esta disposición con partes de superficie alternadas en saliente y en entrante en casi conexión con la esquina de corte activa, se ha hecho posible conseguir una forma optimizada de la viruta, de tal manera que se rompa con mayor facilidad y se pueda retirar más fácilmente de la pieza de trabajo. Tal como se muestra también en la Fig. 6-7, la parte superior de la cara extrema 20 se forma como una superficie de despeje 20', la cual bajo ángulo agudo forma una intersección con el chaflán 34 de refuerzo superior. La porción 40 de superficie, de la cara extrema 20, la cual conecta al borde de corte secundario 26, tiene, sin embargo, la forma de una superficie plana, la cual se extiende como una superficie no interrumpida desde la cara 16 de la parte superior a la superficie inferior 17.

En las figuras 8-10 se ilustra el inserto de corte por un número de vistas en sección, a partir de las cuales aparecería con mayor detalle el contorno de la cara superior 16. El contorno retorcido helicoidalmente del chaflán 34 de refuerzo superior y la superficie 35 de viruta en conexión con el mismo a lo largo del borde de corte principal 24 aparecerían en la misma así como una forma retorcida helicoidalmente correspondiente de la superficie primaria de despeje 30. De esta manera será obvio que el ángulo \beta constituye el ángulo entre la superficie primaria de despeje 30 y una normal a la superficie inferior 17. Varía de manera tal que se hace más pequeño en la sección H-H y luego aparece con un valor mayor en la sección L-L. El tamaño del ángulo \beta debería ser 0-25º. Esto significa que después de ser funcionalmente sujeto en el cuerpo de fresado se obtiene un ángulo de despeje constante que hace que el desgaste del chaflán sea uniforme. El ángulo de inclinación \gamma, sin embargo, permanece constante. Se designa por \theta el ángulo entre las superficies 30 y 35 y se designa por \sigma el ángulo entre las superficies 34 y 30. De aquí se deduce que los ángulos \gamma, \theta y \sigma permanecen constantes en todas las secciones transversales a lo largo del borde de corte principal. Con ello se logra siempre una formación de viruta uniforme a lo largo de cada sección transversal del borde de corte principal que da una resistencia de borde aumentada que contribuye a extender la vida de la herramienta del inserto de corte.

En la Fig. 11 se muestra como la herramienta de fresado con inserto de corte de acuerdo con la invención resulta útil para hacer rampas de acuerdo tales que se hace posible la superficie de rampa de acuerdo con cierto ángulo de inclinación, oblicuamente hacia abajo a la derecha de la figura. Los bordes de corte que son operativos se designan más oscuramente en la Fig. 3 y se denominan X1, X2 así como 27a, 27b.

Gracias a la disposición anterior con ángulo de borde funcional constante a lo largo de un borde de forma ondulada combinado con despeje escalonado y un gran ángulo axial \alpha, se ha hecho posible establecer la precisión deseada cuando se realiza un resalto a 90º en la pieza de trabajo. Se alcanza un desgaste uniforme del chaflán a lo largo del borde de corte principal, lo cual ayuda a prolongar la vida de la herramienta. Simultáneamente, la formación de viruta resulta favorable y la mecanización puede efectuarse con fuerzas de corte moderadas. Además, una herramienta de este tipo ha resultado adecuada para realizar un mecanizado apropiado por interpolación circular de tal manera que se hace posible una superficie en rampa de acuerdo con un ángulo de inclinación hasta de aproximadamente 10º. Otro efecto es que se limitan los incrementos de la aparición de entallas o de desgaste con chispas del borde de corte. Por tanto se limita también la desventaja de fuerzas de corte, de otro modo crecientes, durante el mecanizado, y contribuye adicionalmente a un aumento en la vida de la herramienta.

Claims (12)

1. Inserto de corte para mecanizado con formación de viruta, en particular para fresas radiales, el cual comprende un cuerpo básicamente en forma de paralelogramo que incluye una superficie (16) de viruta superior y una superficie plana inferior (17), en el que las dos superficies laterales longitudinales (18, 19) forman entre las mismas bordes de corte principales (24, 25) y las dos caras extremas (20, 21) tienen cada una cara de bisel (26, 27), estando previstas estas caras de bisel en porciones (22, 23) que sobresalen del resto del cuerpo del inserto, las cuales dichas superficies laterales tienen una anchura creciente hacia la esquina de corte activa de tal manera que la esquina de corte se encuentra situada en una porción alzada, caracterizado porque, en combinación, las superficies laterales longitudinales están generalmente inclinadas formando ángulo agudo hacia la superficie superior (16) de viruta y formando ángulo obtuso hacia la superficie inferior (17), y las porciones de dichas superficies laterales (18, 19) están dispuestas como superficies primarias de despeje (30) en forma de onda a lo largo de la totalidad del borde de corte principal con una inclinación general desde una cara extrema (21) hacia abajo hacia la segunda cara extrema (20), en el que dicha superficie de despeje está dispuesta sobre una porción (31) que se extiende lateralmente desde el resto del inserto de corte, y porque estas superficies de despeje (30) primarias, a través de una zona de despeje escalonada, se extienden hasta una porción inferior de la superficie lateral adyacente (18, 19), la cual constituye una superficie de despeje retorcida helicoidalmente, definiendo la porción superior de cada superficie lateral un ángulo de despeje con una normal a la superficie inferior, aumentando de tamaño el ángulo de despeje conforme aumenta una distancia de alejamiento de la esquina de corte activo, y con el inserto de corte visto en planta dicha cara de bisel (26, 27) está dotada de un ángulo esencialmente recto desde dicho borde de corte principal (24, 25) mientras se separa se separa de ella por una porción de borde (28, 29) curvada suavemente.

2. Inserto de corte según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie primaria de despeje (30) aparece con una anchura básicamente constante a lo largo de la totalidad del borde de corte principal y porque las superficies (30) de despeje se extienden a lo largo de la totalidad de la superficie lateral entre las dos superficies de extremo opuesto (20,
21).

3. Inserto de corte según las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque la superficie superior está confinada por una región central en entrante y las superficies de viruta alrededor de dicha región en la cual las superficies de viruta enfrentadas a dichas superficies extremas (20, 21) forman superficies convexas (32, 33) mientras que las superficies de viruta dirigidas adyacentes a dichas superficies laterales consisten en superficies (35, 36) esencialmente planas inclinadas oblicuamente hacia arriba, las cuales se conectan formando ángulo agudo a las superficies primarias de despeje (30) situadas adyacentes a los bordes principales de corte.

4. Inserto indexable según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la cara superior (16) y la superficie inferior (17) no son parale-
las.

5. Inserto indexable según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque se dispone un chaflán de refuerzo (34) plano a lo largo de los bordes de corte principales (24, 25) y a lo largo de la cara de bisel (26, 27).

6. Inserto indexable según la reivindicación 5, caracterizado porque el chaflán de refuerzo (34) y la superficie primaria de despeje (30) forman entre sí un ángulo de 84-89º a lo largo de la totalidad del borde de corte principal (24, 25).

7. Inserto indexable según la reivindicación 3, caracterizado porque entre la superficie convexa (32) y las superficies planas (36) y entre la superficie convexa (33) y las superficies planas (35) se dispone una superficie en entrante esencialmente plana (38) y (37) respectivamente con una anchura que aumenta hacia la esquina.

8. Inserto indexable según la reivindicación 3, caracterizado porque la parte superior de la cara extrema está formada como una superficie de despeje (20') inclinada en la porción adyacente a la superficie de viruta convexa (32, 33) mientras que la porción de la cara extrema adyacente a la cara del bisel (26, 27) tiene la forma de una superficie plana (40) que se extiende como una superficie ininterrumpida entre la cara superior (16) y la superficie inferior
(17).

9. Inserto indexable según la reivindicación 5, caracterizado porque el ángulo entre el chaflán de refuerzo (34) y la superficie de despeje (21a) de la cara de bisel es menor que el ángulo entre el chaflán de refuerzo (34) y la superficie de despeje (30) a lo largo del borde de corte principal (24).

10. Inserto indexable según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque los bordes de esquina (28, 29) tienen cada uno una primera porción curvada unida al borde de corte (24, 25) principal más cercano, una segunda porción curvada (26a, 27a) unida a una cara de bisel (26, 27) respectiva, y una tercera porción curvada que interconecta la primera y la segunda porciones curvadas.

11. Herramienta de fresado para mecanizado rotativo de piezas de trabajo mecánicas que tiene una forma básica cilíndrica y es rotativa alrededor de un eje central (CL) y cuya parte posterior está equipada con una porción de vástago (10) destinada a ser sujetada en forma rotativa en un plato o husillo de máquina asociado, y la cual, alrededor de su periferia, está equipada con un número de entrantes espaciados entre sí, cada uno de los cuales está confinado por una superficie de soporte inferior (14) y una o varias superficies de soporte laterales, que surgen de la misma, extendiéndose en las direcciones axial y radial, caracterizada porque se sujetan en forma desprendible al cuerpo de fresado insertos indexables según cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1-10 de tal manera que definen ángulos de despeje a lo largo de los bordes de corte (24) principales y a lo largo de las caras de bisel (26) de los mismos, y cada inserto de corte del cuerpo de fresado tiene una orientación de ángulo axial positivo y una orientación de ángulo radial negativo.

12. Herramienta de fresado según la reivindicación 11, caracterizada porque los insertos de corte están sujetos axialmente al cuerpo de fresado (10) de tal manera que se extienden axialmente más allá del cuerpo del sujetador hasta tal extremo que un borde (X) de formación de rampas de acuerdo axialmente orientado puede acoplarse con una pieza de trabajo mientras que un borde radial (26a, 27a) curvado situado radialmente dentro de las caras de bisel (26, 27) puede acoplarse con la pieza de trabajo durante la realización combinada de rampas de acuerdo y perforaciones.